El acero es uno de los metales más utilizados en el mundo en la actualidad. Teniendo en cuenta los numerosos beneficios del metal, esto no es nada sorprendente. En la industria, los fabricantes utilizan diversos servicios de trabajo de metales para cumplir con las especificaciones y requisitos de diseño de productos.
Uno de esos servicios de mecanizado es el mecanizado de acero CNC. Este proceso altamente automatizado es una de las formas más versátiles de producir piezas de acero. Sin embargo, varios factores influyen en el procesamiento del acero.
En este artículo, aprenderá todo lo que necesita saber sobre el mecanizado de acero CNC y las diversas consideraciones para lograr resultados óptimos.
¿Qué es el mecanizado de acero CNC?
El mecanizado es un proceso esencial en muchas operaciones de fabricación. Anteriormente, este proceso se realizaba de forma totalmente manual, pero era muy complejo y requería mucho tiempo. Hoy en día, los servicios de mecanizado se están automatizando y una de esas aplicaciones es el mecanizado controlado por computadora (CNC).
El mecanizado CNC esencialmente utiliza una computadora para controlar el movimiento de una herramienta específica y formar diseños a partir de material metálico y plástico. Este proceso automatizado es ampliamente utilizado en la industria manufacturera debido a su velocidad, precisión y eficiencia de producción.
Varios materiales son compatibles con el mecanizado CNC y el acero no es una excepción. De hecho, las piezas de acero CNC son uno de los materiales más populares para piezas y prototipos personalizados.
Tipos de acero para mecanizado CNC
La aplicación del mecanizado CNC se extiende a diversos materiales. Elegir el material adecuado para su proyecto puede resultar difícil y, a menudo, depende de varios factores. Sin embargo, elegir qué material utilizar, en este caso acero, es sólo el primer paso. Aún debes elegir entre las diferentes notas disponibles.
Las propiedades de los tipos de acero determinan su uso respectivo en proyectos de mecanizado específicos. A continuación te presentamos algunas de las variedades más comunes y sus características.
4140 acero
Este tipo es un acero de baja aleación con poco cromo, molibdeno y manganeso. Esta composición química mejora la resistencia, ductilidad y tenacidad del grado de acero. Además, el contenido adicional de cromo hace que este tipo sea más resistente a la corrosión.
Por ello, debido a su buena maquinabilidad y resistencia a la abrasión, se utiliza en diversas industrias. Sin embargo, el acero 4140 no es tan fácil de soldar y puede requerir un tratamiento térmico previo y posterior. Este grado se usa comúnmente en piezas de acero CNC para acoplamientos, husillos, tornillos, tuercas y piezas de automóviles.
Propiedades mecánicas
Límite elástico (MPa): 655
Módulo de corte (GPa): 80
Elongación de rotura (%): 19
Dureza (Brinell): 197
Densidad (g cm-3): 7,87
acero 4130
En comparación con el acero normal, el acero 4130 tiene un mayor contenido de elementos de aleación. Está compuesto por hierro, carbono, cromo, manganeso, molibdeno, fósforo, silicio y azufre. Estos elementos son los responsables de la tenacidad, maquinabilidad y tolerancia al calor de este tipo de acero.
Debido a su capacidad para soportar cargas elevadas, a menudo se utiliza para diversos fines de construcción. También se utiliza en soportes de motores de aviones. Los fabricantes suelen preferir el acero 4130 al acero para aviones porque es más barato pero igualmente eficaz.
Aunque el acero 4130 es fácil de tratar térmicamente, no es muy fácil de soldar.
Propiedades mecánicas
Límite elástico (MPa): 460
Módulo de corte (GPa): 80
Elongación de rotura (%): 20
Dureza (Brinell): 217
Densidad (g cm-3): 7,87
acero 1018
Este tipo de acero generalmente se considera un acero dulce al carbono y está compuesto por hierro, carbono, manganeso, fósforo y azufre.
El mayor punto de venta del acero 1018 en el mecanizado de acero CNC es su alta soldabilidad, lo que lo convierte en la opción estándar para piezas de acero CNC carburadas. Sin embargo, tenga en cuenta que solo se recomienda soldar después de la carburación.
El acero 1018 no sólo es muy fácil de soldar, sino también excelente de mecanizar. Esta es la base para su uso en procesos de mecanizado CNC de precisión, como el torneado y el fresado de acero. En la práctica, los fabricantes lo utilizan para tirantes, husillos, ejes y muchos otros componentes de moldes.
Las mayores desventajas de este tipo de acero son su incompatibilidad con diversos procesos de acabado y su precio relativamente elevado.
Propiedades mecánicas
Límite elástico (MPa): 310
Módulo de corte (GPa): 78
Elongación de rotura (%): 15
Dureza (Brinell): 131
Densidad (g cm-3): 7,87
acero 1045
Se trata de un acero de medio carbono compuesto por hierro, carbono, silicio, manganeso y azufre o fósforo. Este es uno de los tipos de acero más versátiles que utilizan los fabricantes para piezas de acero CNC. El acero 1045 es fuerte y resistente, lo que justifica su uso en muchos proyectos de mecanizado de acero CNC donde la resistencia al agua es esencial.
Además, el acero 1045 es mecanizable y soldable, factores importantes que los fabricantes consideran al mecanizar acero. Las aplicaciones de esta clase incluyen cervezas, tornillos, engranajes, ejes y pernos. Básicamente, los fabricantes lo prefieren para proyectos que requieren velocidades extremas.
Aunque este tipo de acero tiene una resistencia relativamente alta, no se recomienda su uso para productos muy resistentes porque su resistencia a la tracción y templabilidad son, en el mejor de los casos, mediocres.
Propiedades mecánicas
Límite elástico (MPa): 450
Módulo de corte (GPa): 60
Elongación de rotura (%): 12
Dureza (Brinell): 170
Densidad (g cm-3): 7,87
1215 acero
Este tipo de acero contiene hierro, carbono, manganeso, fósforo y azufre. Debido al contenido relativamente alto de azufre de este tipo de acero, se considera acero de fácil mecanización. Muchos también se refieren a él como acero para tornillos porque se utiliza en procesos automáticos de máquinas de tornillo.
El acero 1215 forma pequeñas virutas durante el mecanizado, lo que permite velocidades de mecanizado más altas y evita que la máquina se enrede. Sin embargo, no es muy fácil de soldar. Además, debido a su contenido de carbono relativamente bajo, no es tan fuerte como otros grados estirados en frío.
Industrialmente, es adecuado para proyectos automatizados donde se requiere mecanizado pesado. Sus áreas de aplicación incluyen pernos, pasadores, tornillos, acoplamientos y conexiones de mangueras.
Propiedades mecánicas
Límite elástico (MPa): 415
Módulo de corte (GPa): 80
Elongación de rotura (%): 10
Dureza (Brinell): 167
Densidad (g cm-3): 7,87
Ventajas y desafíos de las piezas de acero CNC.
El correcto mecanizado de piezas de acero requiere mucha experiencia y habilidad para obtener siempre resultados fiables. Aunque el acero es uno de los materiales más exigentes, los beneficios que se obtienen al utilizarlo a menudo superan los desafíos.
Beneficios
La mayoría de las piezas de acero CNC disponibles en la actualidad son altamente mecanizables, lo que significa que los metales se pueden cortar o moldear fácilmente para producir un resultado perfecto. Factores como la dureza, la energía, la potencia y el esfuerzo cortante afectan la maquinabilidad en el mecanizado de acero CNC.
Otra ventaja del mecanizado CNC de piezas de máquinas es que los productos son muy resistentes a la corrosión y al desgaste. Además, las piezas de acero suelen ser compatibles con muchos tratamientos superficiales.
desafíos
A pesar de las numerosas ventajas, también existen algunos desafíos en el mecanizado CNC de piezas de acero. Por un lado, no todas las piezas de acero se pueden mecanizar sin problemas. Esto significa que para proyectos geométricamente complejos puede resultar difícil utilizar algunos tipos de acero.
Además, los diferentes tipos de acero tienen diferentes sensibilidades al calor. Algunos grados no son adecuados para piezas de acero CNC expuestas a altas temperaturas, ya que pueden derretirse y deformarse.
Opciones de acabado superficial y posprocesamiento para piezas de acero
Como sugiere el nombre, el acabado de superficies es un proceso que se lleva a cabo después de la fabricación normal de piezas metálicas. El objetivo es mejorar la funcionalidad y estética de estas piezas. Sin embargo, diferentes metales requieren diferentes acabados superficiales.
A continuación se enumeran los acabados superficiales comunes para piezas de acero.
Recubrimiento en polvo
El recubrimiento en polvo implica la aplicación de polvo seco a la superficie del acero. El recubrimiento tiene generalmente un espesor de entre 0,15 y 0,3 mm. La ventaja obvia es que aumenta la resistencia a la corrosión de las piezas de acero CNC.
Carburación
La carburación endurece las superficies metálicas. Este proceso implica calentar el acero en presencia de materiales que contienen carbono, como monóxido de carbono y carbón vegetal. Además de la dureza, la cementación también mejora la resistencia al desgaste de las piezas de acero CNC.
Niquelado
Con este refinamiento de la superficie, el acero metálico se recubre galvánicamente con una fina capa de níquel (aprox. 0,1 mm). Esto puede mejorar la resistencia a la corrosión y al desgaste de las piezas de acero.
Moler
El pulido alisa la superficie del acero y elimina las irregularidades. Los fabricantes utilizan para ello una muela abrasiva.
Mecanizado de acero versus aluminio: ¿cuál es la diferencia?
Una de las razones por las que el mecanizado CNC está tan extendido hoy en día es su compatibilidad con diversos metales e incluso plásticos. Sin embargo, el acero y el aluminio son los dos materiales más comunes para el mecanizado CNC. Los fabricantes a menudo sólo tienen que elegir entre estos dos. A continuación se muestra una comparación entre el mecanizado CNC de acero y el mecanizado CNC de aluminio.
Maquinabilidad del acero y el aluminio.
La maquinabilidad depende de varios factores, incluida la dureza y resistencia del metal. En general, cuanto más duro es un metal, más difícil resulta trabajar con él. Este principio también se aplica al aluminio.
El acero tiene un rango de dureza Brinell más alto (80 y 600) que el aluminio (aproximadamente 15). Asimismo, el acero tiene mayor resistencia a la tracción y límite elástico que el aluminio. Por tanto, el acero es más resistente pero menos trabajable.
Mecanizado de acero versus aluminio: velocidad
Debido a que el aluminio es más liviano que el acero, los maquinistas pueden trabajar en él más rápido. Además, el aluminio se enfría más rápidamente después de calentarlo que el acero. Esto significa que se requieren ciclos de fabricación más largos al mecanizar acero.
Mecanizado de acero versus aluminio: costo
La decisión entre acero y aluminio a menudo se reduce al precio. Esto es especialmente cierto cuando ambos materiales son adecuados para un proyecto específico. Aunque existen diferentes tipos y calidades de estos metales, el mecanizado CNC de acero es generalmente más caro que el aluminio.
¿Qué deberías elegir?
El primer factor que debes considerar es el tipo de producto que necesitas. El acero es más adecuado para productos expuestos a altas temperaturas debido a su mayor punto de fusión. El aluminio, por otro lado, es más adecuado para piezas livianas, especialmente cuando la conductividad es crítica.
Aplicaciones de piezas de acero CNC
Las piezas de acero CNC ahora se pueden encontrar en muchas industrias, incluidas la médica, la automotriz y la electrónica. Más específicamente, el mecanizado de acero CNC es útil para instrumentos médicos, piezas de máquinas, recipientes a presión de vacío y engranajes.
Servicios de mecanizado de acero CNC en Wayken
Las piezas de acero CNC son ahora comunes en muchas industrias. Antes de mecanizar acero con CNC, los fabricantes deben decidir el tipo de acero. Para lograr esto, se deben evaluar las distintas propiedades en función de los requisitos del proyecto. Después de considerar todos los factores, los servicios de edición de calidad son cruciales.
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